在日常生活中，自动贩卖机是一种非常方便的购物工具。为了简化问题，我们假设这台自动贩卖机只接受1元、5元和10元三种面值的纸币或硬币，并且它需要能够准确计算找零。
一、基本功能需求
1. 接收硬币/纸币：用户可以投入任意数量的1元、5元和10元硬币或纸币。
2. 商品价格设定：每种商品都有一个固定的价格，例如A商品价格为7元，B商品价格为15元等。
3. 找零处理：如果用户的投入金额大于商品价格，则机器需返回正确的找零。
4. 无效输入检测：对于非规定的面额（如2元、20元等），系统应提示错误并拒绝交易。
5. 最小化硬币数量：在找零时，尽量减少使用的硬币数量以提高效率。
二、算法设计思路
1. 计算总金额
首先，我们需要记录用户投入的所有硬币或纸币的总金额。设变量`total_amount`用于存储累计金额。
```python
total_amount = 0
coins = [1, 5, 10] 支持的面额列表
for coin in coins:
count = int(input(f"请输入{coin}元硬币的数量: "))
total_amount += coin count
print(f"您总共投入了 {total_amount} 元")
```
2. 找零计算
接下来，根据商品价格计算需要找回多少零钱。设`product_price`为商品的价格，`change`为找零金额。
```python
product_price = int(input("请输入商品的价格: "))
if total_amount >= product_price:
change = total_amount - product_price
print(f"您的找零是 {change} 元")
else:
print("投入金额不足，请补充硬币！")
```
3. 最小化硬币数量
为了实现找零时最少使用硬币的目标，我们可以采用贪心算法。即优先选择面额最大的硬币进行找零。
```python
def give_change(change):
denominations = [10, 5, 1] 从大到小排列面额
result = {}
for denomination in denominations:
if change >= denomination:
count = change // denomination
result[denomination] = count
change %= denomination
return result
if total_amount >= product_price:
change = total_amount - product_price
change_coins = give_change(change)
print("找零详情如下:")
for coin, count in change_coins.items():
print(f"{coin}元硬币 {count} 枚")
```
三、完整代码示例
将上述部分整合成完整的Python脚本：
```python
def main():
total_amount = 0
coins = [1, 5, 10]
输入硬币/纸币数量
for coin in coins:
count = int(input(f"请输入{coin}元硬币的数量: "))
total_amount += coin count
print(f"您总共投入了 {total_amount} 元")
输入商品价格
product_price = int(input("请输入商品的价格: "))
if total_amount >= product_price:
change = total_amount - product_price
print(f"您的找零是 {change} 元")
找零优化
def give_change(change):
denominations = [10, 5, 1]
result = {}
for denomination in denominations:
if change >= denomination:
count = change // denomination
result[denomination] = count
change %= denomination
return result
change_coins = give_change(change)
print("找零详情如下:")
for coin, count in change_coins.items():
print(f"{coin}元硬币 {count} 枚")
else:
print("投入金额不足，请补充硬币！")
if __name__ == "__main__":
main()
```
四、总结
通过以上步骤，我们成功实现了基于1元、5元、10元硬币或纸币的自动贩卖机支付逻辑。该方案不仅满足了基本的功能需求，还考虑到了找零优化的问题，使得整个过程更加高效和人性化。当然，在实际应用中还需要进一步完善异常处理机制以及对非法输入的防护措施。
